天然气制乙炔技术研究现状与思考.pdf

94技术应用与研究引言伴随着工业技术的进步，制造乙炔的技术也在逐渐发展，据调查显示，目前制造乙炔的技术主要包括电石法、等离子法与天然气部分氧化法等方式，电石法制造乙炔不仅会对环境产生污染，同时还会耗费较多的能源，所以现阶段广泛应用的是天然气制乙炔技术，为化工能源生产提供了新的发展方向。但是目前我国应用天然气制乙炔仍然有部分技术问题亟待解决，因此，要对天然气制乙炔技术问题进行研究，提出相应的对策，降低耗能，提升能源利用率，以达到保护环境的目的。一、天然气制乙炔技术研究现状现阶段我国化工生产取得了较大进步，制造乙炔的技术水平也在稳步提升，促进了乙炔技术的进一步发展，但是目前在制造乙炔的过程中仍然存在部分技术问题亟待解决，主要包括以下几个方面。1.能源消耗较大与其他方法制造乙炔技术相比，天然气制乙炔技术不仅对环境产生的污染较小，同时还能够减少能源消耗。天然气制乙炔技术是通过应用浓度在70%的天然气进行燃烧，在充分燃烧以后，会产生一定的热量，利用热量加热剩下的浓度含量30%的天然气，促使裂解反应的出现，以完成制造乙炔的目的。但是目前天然气制造乙炔的技术还与其他地区存在较大差距，在制造乙炔的过程中，燃烧过程耗费了更多的天然气资源，消耗了大量的能源，尤其是近年来天然气价格在逐年攀升，导致天然气制乙炔法的经济优势呈现出逐渐下降的趋势。2.炭黑生成量较高在制造乙炔的过程中，天然气消耗越大，炭黑生成量就会随之提高，如果降低天然气制乙炔的能源消耗，减轻炭黑生成量，是目前制造乙炔中的所面临的挑战。炭黑主要是因淬冷时所产生的反应过久，或者是淬冷效果较差，导致乙炔持续出现裂解反应，进而生成炭黑，不仅会影响乙炔制造质量，同时也加大了天然气能源的耗费。目前天然气制乙炔的过程中所形成的炭黑量较高，但是利用率较低，导致能源浪费，炭黑作为一种化工原料，可以将其应用于活性炭发展，以提升炭黑利用率。3.制造自动化水平较低我国应用天然气制乙炔的技术发展起步较晚，制造技术仍处于探索阶段，制造设备普遍采用人工刮碳的形式，导致裂解反应时间过久，不仅要增加生产成本，同时对乙炔生产效率也产生了阻碍作用。4.热量利用率较低在应用天然气制乙炔的过程中，如果想要生产出更多的乙炔，就要应用淬冷方法，对裂解反应的气体温度进行快速降温，将1400温度降温到100以下，但是在降温过程中，会产生低温热源的炭黑，造成大量热量损失，炭黑品质难以实现再次利用。5.废酸、废碱处理问题在应用天然气制乙炔的过程中，提纯乙炔需要采取酸洗与碱洗的技术，在提纯的过程中，会出现甲基炔和丙二烯等物质，这些化学物质与乙炔的成分较为相似，导致提纯乙炔时难以辨别，影响乙炔的提纯质量，同时提纯乙炔以后，废酸与废碱难以处理，增加了环境压力，诱发严重的环境问题。二、天然气制乙炔概述1.基本工艺原理天然气制乙炔是将70%的天然气进行充分燃烧，并为剩下的30%天然气提供热源，以促使裂解反应的出现，实现生产乙炔的目的。天然气制乙炔的重要生产结构就是甲烷氧化裂解，是天然气部分氧化的重要气体构成。在天然气制乙炔的燃烧过程中，可以对单元气体进行压缩，在裂解反应器中，部分氧气与天然气进行了充分燃烧，达到1400的高温，在燃烧过程中产生的热量促使另一部分天然气出现裂解反应，完成对甲烷气体的加工，裂解成乙炔，随后使用介质对乙炔实施淬冷环节，迅速冷却至100以下，阻止乙炔进一步出现裂解天然气制乙炔技术研究现状与思考景帅帅油田气化工科技公司【摘要】随着工业化进程的推进，化工生产取得了较大发展，新的乙炔制造方式为化工行业注入了新的活力。目前制造乙炔的重要手段是应用天然气进行制造，基于此，主要围绕天然气制乙炔技术的研究现状展开积极探讨，并对目前天然气制乙炔存在的问题提出科学对策，以实现提升能源利用率的目的。【关键词】天然气；乙炔；研究现状；思考【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2023.15.03295技术应用与研究反应。在淬冷处理以后，对乙炔进行提纯，以提升乙炔纯度，保证乙炔质量。使用丁二炔吸收塔能够迅速吸收乙炔，排空其他气体，被排出的气体再次参与乙炔制作过程，同时一部分气体会在制造过程中被燃烧，还有一部分气体会重新回到气体压缩机中。制造乙炔的洗涤塔能够将乙炔与冷凝液实时快速解除，以分解出乙炔；乙炔经过洗涤以后会形成一部分乙炔聚合物和烃类物质，混合丁二炔可以消除烃类物质，重新回到乙炔气体回收室，经过蒸汽加热挥发掉聚合物，获取烯炔类溶解剂，为乙炔提纯提供重要保障，实现溶解剂再生目的，有效应用于乙炔提纯过程中。炭黑水是天然气制乙炔生成的废弃物，在加入适量混合剂以后，采取分离与沉降方式，达到炭黑水的净化处理要求，随后可以进行排放，减少对环境的污染。2.工艺特点（1）高温、快速。天然气制乙炔的过程中，当天然气开始燃烧时，燃烧温度可高达1400，经过燃烧产生的热量，促使甲烷气体发生裂解反应，进而生产出乙炔，随后要在3秒以内迅速实施淬冷，阻止乙炔在热量作用之下进行深度裂解反应，以提升乙炔纯度。（2）易燃、易爆。天然气是极易发生爆炸的化学原料，在高温的作用下，与纯氧气体接触，会产生极强的爆炸威胁，同时在制造过程中产生的裂解气体、提纯工艺中生成的炔类物质，都极易出现爆炸情况。（3）易分解、聚合。在高温的作用下，乙炔与其他炔类物质都易出现爆炸裂解的可能；同时裂解气体中的乙炔与炔类物质经过高温作用，会发生聚合现象，生成大量聚合物，在淬冷环节过后，在低温影响下易形成结晶，造成设备堵塞。三、提高天然气制乙炔的安全措施1.增加联锁控制点按照裂解反应的特点，对裂解反应室与混合室温度、裂解气压差与裂解气体含氧量超高限实施小联锁，对裂解反应室超高温度限制与炉压超低限装置大联锁，在装置出现大、小联锁同时控制时，可以阻隔前往压缩机中的裂解气体，促使裂解气体排空。2.原料天然气补氧和蒸汽在实施天然气制乙炔的过程中，可以在天然气燃烧之前加入适量的氧气与蒸汽，使天然气原料所携带的颗粒状物质在燃烧前发生氧化，降低发生着火的概率。3.布置安全水封与防爆膜为了减轻天然气制乙炔过程中产生的压力波动，可以在系统薄弱的环节布置安全水封，以提升制造过程的稳定性；同时在制造设备与输送管道中设置防爆膜，假设防爆膜发生损坏，就会立即发出联锁信号，确保制造过程的安全性。4.应用螺杆式压缩机乙炔与高级炔类物质分解压力都比较低，如果在制造过程中出现较高的分解压力，就易造成乙炔出现爆炸情况，所以在实施裂解压缩时，应严格控制分解压力。乙炔与高级炔类物质经过高温作用，会发生聚合现象，在裂解反应中生成大量聚合物与炭黑，所以在制造乙炔的过程中可以选择螺杆式压缩机，螺杆式压缩机是应用低压压缩的形式，同时，能够对出口温度实施有效控制，将温度维持在100以内，降低乙炔与高级炔类物质聚合概率；同时将淬冷温度控制在35附近，因为聚合物在低温影响下易形成结晶，造成设备堵塞，加大裂解压力。5.优化压缩机设计在天然气制乙炔的过程中，在压缩时会因高温作用造成乙炔与高级炔类物质出现聚合现象，造成大量的聚合物出现，如果压缩机出口洗涤塔淬冷处理不到位，或者是在温度低的环境内，就会导致聚合物形成结晶现象，影响压缩机阀门的正常启动，止回阀与快速切断阀不能够阻隔裂解气体，旁路阀不能促进压力进入，造成压缩机出现反转，进而对乙炔安全生产产生威胁。因此，可以优化压缩机设计，将快速切断阀与旁路阀移至洗涤塔前面，保证阀门能够及时启动，改进压缩机反转情况，提升天然气制乙炔安全性。6.控制乙炔提纯pH酸碱度如果乙炔在进行提纯时，温度超过50，就会出现水解情况，形成甲酸，腐蚀设备与管道，因此，在进行乙炔提纯时，要严格控制系统温度，可以适量加入弱碱成分的物质，中和pH值，控制提纯溶剂pH酸碱度在79之间的范围之内，降低生成甲酸的概率，以减少对设备产生的腐蚀，提升乙炔提纯安全性。7.安全输送乙炔如果温度低于20，同时分解压力也低于0.1MPa，那就难以支撑乙炔的分解过程，如果分解压力超出最大值，还会造成乙炔出现爆炸性分解，严重影响天然气制乙炔的安全性。因此，在输送乙炔时，可以利用水环泵控制乙炔的湿度，同时对出口的压力进行控制，并设置阻火塔，降低乙炔出现爆炸分解现象；在输送设备上可以安装快速切断阀，在输送管道中设置防爆膜，一旦防96技术应用与研究爆膜出现损坏，就会向设备发出预警信号，启动联锁装置，迅速排空裂解气体，促进乙炔输送安全性的提升。四、天然气制乙炔技术思考天然气制乙炔，能够减轻化学能源消耗，减少环境压力，达到降低环境污染的目的。目前我国的天然气制乙炔技术虽然已经取得较大发展，但是技术探索仍处于初级阶段，因此，需要思考如何改进天然气制乙炔技术，以提升乙炔生产水平。首先是减轻能源消耗，在制造过程中，对淬火媒介实施回收，以提高天然气的利用率；其次要对天然气制乙炔过程中所产生的炔类物质与炭黑进行回收，提高利用率，同时要优化制造设备水平，提升乙炔生产质量，最后是掌握天然气与其他制造乙炔方法的不同之处，为天然气制乙炔提供重要参考。1.对淬火介质热源实施回收再利用天然气制乙炔固有的淬冷就是借助介质实施淬冷，将1400的高温迅速冷却至100以下，但是经过淬冷之后生成的炭黑质量较差，回收率和利用率较低，难以实现有效应用。因此，可以在催冷环节应用低温热源，有效提升热效率，同时实现炭黑回收，提高二次利用率。2.提高生产设备自动化水平提升生产设备自动化水平，不仅能提升乙炔生产质量，对生产效率也有着积极的推动作用。天然气制乙炔的过程中，我国仍然采用人工刮碳的形式，导致生产效率较低，难以满足乙炔生产需求，同时还增加了人力资源，降低了生产效益。因此，要提高对生产设备的重视，适当引进其他国家的先进技术，借鉴优秀生产经验，同时要积极研发属于自己的天然气制乙炔设备，提高生产设备的自动化水平，促进天然气制乙炔生产效率与质量的提升，进而降低劳动力成本，实现天然气制乙炔技术发展至更高水平。3.充分利用乙炔制造过程中产生的副产品在天然气制乙炔的过程中，经过充分燃烧后会产生热量，要加强对燃烧热量的利用率，还要对乙炔生产产生的副产品进行回收利用。在制造乙炔的过程中，会消耗大量的天然气，随之生成炭黑、高级炔类物质以及其他合成气体，因此，要积极开发新技术，提升副产品热量利用率，减轻天然气损耗。4.优化生产设备优化乙炔生产设备，能够降低炭黑与高级炔类物质的生成率。在天然气制乙炔的过程中，如果要去除炭黑，就要对炭黑实施分离，不仅增加了操作难度，同时还提升了天然气损耗；而高级炔类物质在高温的作用下易与乙炔形成聚合反应，导致大量聚合物的出现，阻碍乙炔提纯效率。因此，要优化生产设备，减少炭黑形成，降低高级炔类物质与乙炔的聚合反应，不仅能够减轻能源损耗，同时还能提升乙炔生产质量。5.掌握天然气与部分氧化法制乙炔存在的差异天然气制乙炔与天然气部分氧化法制乙炔之间具有较多不同之处，天然气制乙炔是利用七成天然气燃烧的热量对剩余三成天然气进行加热，直到达成裂解反应的温度，能够减轻天然气损耗，节省天然气成本，但同时这种方式也增加了一部分电能的损耗，因此，还要提升对电能损耗的重视，可以适当在有充裕水电资源的地区实施天然气制乙炔，有效降低天然气能源损耗，促进乙炔生产质量与效率的进一步提升。五、结语综上所述，研究天然气制乙炔的现状能够更好地掌握乙炔生产趋势，随着化工生产技术的发展，天然气广泛应用于乙炔生产中，为乙炔生产注入了新活力，对提高乙炔质量有着积极的推动作用，能更好地促进乙炔技术发展。因此，要加强对天然气制乙炔的重视，引进先进技术，优化生产装备，提升天然气与其他物质的回收利用率，不断促进乙炔生产质量与效率的进一步发展。参考文献：1谢全兵.天然气部分氧化制乙炔装置加热炉对流段腐蚀原因分析及防护措施J.天然气化工C1化学与化工，2022，47(06):169-172.2刘光明.天然气制乙炔装置裂解炉操作要点分析J.科学技术创新，2021(20):58-59.3赵学英.部分氧化法天然气制乙炔工艺技术探讨J.中国石油和化工标准与质量，2019，39(21):247-248.4王印龙，郭青宁.天然气制乙炔技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